(57)【要約】【課題】  電源の定格電流を抑えつつ、負荷回路の速やかな立上げに必要な電流を供給できる突入電流抑止回路を提供する。【解決手段】  本発明は、電源オン時の負荷回路への突入電流を抑止する突入電流抑止回路に関する。本発明は、電源及び負荷回路間を初期状態においては切断しておく負荷接続スイッチと、負荷接続スイッチより電源側に設けられ、電源からの立上り時の供給電流によって充電されるコンデンサと、コンデンサの両端電圧を監視し、所定電圧に達したときに負荷接続スイッチをオンさせる第１の電圧監視回路と、負荷接続スイッチがオンして負荷回路に供給される電流を制限する制限抵抗と、負荷回路の両端電圧を監視し、負荷回路の立上りの終了を検出する第２の電圧監視回路と、負荷回路の立上りの終了時に、制限抵抗を短絡させる抵抗短絡スイッチとを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源オン時の負荷回路への突入電流を抑止する突入電流抑止回路において、
上記電源及び上記負荷回路間を初期状態においては切断しておき、オン制御信号が与えられたときに、上記電源及び上記負荷回路間を接続する負荷接続スイッチと、
上記負荷接続スイッチより上記電源側に設けられ、上記電源からの立上り時の供給電流によって充電されるコンデンサと、
上記コンデンサの両端電圧を監視し、所定電圧に達したときに、上記負荷接続スイッチにオン制御信号を与える負荷接続制御用電圧監視回路と、
上記負荷接続スイッチがオンして上記負荷回路に供給される電流を制限する制限抵抗と、
上記負荷回路の両端電圧を監視し、上記負荷回路の立上りの終了を検出する立上り終了検出用電圧監視回路と、
上記負荷回路の立上りの終了が検出されたとき、上記制限抵抗を短絡させる抵抗短絡スイッチと
を有することを特徴とする突入電流抑止回路。
【請求項２】
上記制限抵抗及び上記抵抗短絡スイッチを２組有し、１組が上記負荷接続スイッチより上記電源側に設けられ、他の１組が上記負荷接続スイッチより上記負荷回路側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の突入電流抑止回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は突入電流抑止回路に関し、例えば、電源オン時の負荷回路への突入電流の抑止機能により負荷回路の立上げが遅れることを防止しようとしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源スイッチのオンや、負荷回路を有する電子回路カードなどの挿入により、電源供給が開始された際の負荷回路への大きな突入電流を抑止するため、突入電流抑止回路が設けられている（特許文献１参照）。
【０００３】
従来の突入電流抑止回路は、概ね、図４に示すような構成であった。すなわち、オンボード電源（ＯＢＰ）などの直流電源１及び負荷回路２の電源供給ライン上に過電流防止のための抵抗３が設けられ、負荷回路２への供給電圧を監視する電圧監視回路４が、供給電圧が所望電圧になったことを検出することにより、半導体スイッチ５をオンさせて抵抗３を短絡させ、電源供給が開始された直後の突入電流を抑止しながら、電源供給を立ち上げるものであった。
【特許文献１】特開平１０−３２７０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、今日、負荷回路２は多くのＩＣチップを含むことが多く、ＩＣチップの動作電圧も、３．３Ｖ、２．５Ｖ、１．８Ｖ、１．２Ｖなどのようにかなり低くなり、定常動作時では抵抗消費電力化が計られているものとなっている。一方、負荷回路２（ＩＣチップ群）は、その電源立上げ時には電流容量が大きく、急峻な電源立上げが要求されてきている。
【０００５】
しかしながら、電源の安定供給のために、図４に示すような構成の突入電流抑止回路が設けられており、また、負荷回路２内にも、供給電源安定化のためにバイパスコンデンサを含むレギュレータが設けられていたりするため、突入電流の抑止を行うと、負荷回路２（例えばＩＣチップ）の立上げ時に必要な電流を供給できずに、立上げ不良を引き起こす可能性がある。
【０００６】
これを回避するため、直流電源として、パワーが高いものを適用し、立上げを速めることも考えられるが、定常動作時に必要な能力を考えると、直流電源として過度の能力のものを適用していることになる。
【０００７】
そのため、電源の定格電流を抑えつつ、負荷回路の速やかな立上げに必要な電流を供給できる突入電流抑止回路が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため、本発明は、電源オン時の負荷回路への突入電流を抑止する突入電流抑止回路において、（１）上記電源及び上記負荷回路間を初期状態においては切断しておき、オン制御信号が与えられたときに、上記電源及び上記負荷回路間を接続する負荷接続スイッチと、（２）上記負荷接続スイッチより上記電源側に設けられ、上記電源からの立上り時の供給電流によって充電されるコンデンサと、（３）上記コンデンサの両端電圧を監視し、所定電圧に達したときに、上記負荷接続スイッチにオン制御信号を与える負荷接続制御用電圧監視回路と、（４）上記負荷接続スイッチがオンして上記負荷回路に供給される電流を制限する制限抵抗と、（５）上記負荷回路の両端電圧を監視し、上記負荷回路の立上りの終了を検出する立上り終了検出用電圧監視回路と、（６）上記負荷回路の立上りの終了が検出されたとき、上記制限抵抗を短絡させる抵抗短絡スイッチとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の突入電流抑止回路によれば、電源からの出力電流によりコンデンサを充電させ、コンデンサが所定の充電状態になったときから、負荷回路に、電源からの出力電流とコンデンサの放電電流との合成電流を供給して負荷回路を立ち上げるようにしたので、電源の定格電流を抑えつつ、負荷回路の速やかな立上げに必要な電流を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による突入電流抑止回路の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００１１】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の突入電流抑止回路の構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態の突入電流抑止回路１０も、直流電源１及び負荷回路２間に介挿されているものである。第１の実施形態の突入電流抑止回路１０、直流電源１及び負荷回路２は、例えば、同一のプリント配線基板上に搭載されているものである。
【００１２】
直流電源１は、いわゆるオンボード電源（ＯＢＰ）であり、ＡＣ／ＤＣコンバータであっても良く、ＤＣ／ＤＣコンバータであっても良く、各種の電池を利用したものであっても良い。直流電源１のオンは、電源スイッチのオン操作によるものであっても良く、直流電源１を搭載したプリント配線基板への電源供給が上位基板の制御によって開始されたことによるものであっても良く、直流電源１を搭載したプリント配線基板が上位基板に挿入されたことによるものであっても良い。
【００１３】
負荷回路２は、直流電源１から電源の供給を受けるものであり、例えば、低消費電力のＩＣチップを含んでいるものである。
【００１４】
第１の実施形態の突入電流抑止回路１０は、直流電源１側から順に、第１の突入電流抑止回路部１１、大容量コンデンサ１２、負荷接続制御回路部１３、第２の突入電流抑止回路部１４及び立上げ終了検出用電圧監視回路部１５を有する。
【００１５】
第１の突入電流抑止回路部１１は、高電位側電源供給ラインＬＨに直列に介挿された抵抗１１ａと、この抵抗１１ａに並列に接続された、ＦＥＴスイッチなどでなる半導体スイッチ（半導体スイッチ以外のスイッチを適用しても良い；他の位置の半導体スイッチも同様）１１ｂでなる。半導体スイッチ１１ｂは常時はオフであり、立上げ終了検出用電圧監視回路部１５が、負荷回路２への供給電圧が十分に立ち上がったことを検出した以降、オン制御され、抵抗１１ａを短絡するものである。
【００１６】
大容量コンデンサ１２は、例えば、電源断時の緊急バックアップ用として設けられているものを利用している。一般的には、電源断時の緊急バックアップ用の大容量コンデンサは、電源断時に、電源に代わって、電源供給を行うように積極的に放電動作するように接続されているものであるが、この第１の実施形態の場合、第１の突入電流抑止回路部１１及び負荷接続制御回路部１３間に設けられている。大容量コンデンサ１２は、後述する負荷接続制御回路部１３の半導体スイッチ１３ａがオフしているときには、直流電源１からの電源によって充電されるものである。なお、この第１の実施形態の場合、大容量コンデンサ１２は、定常動作時においては、負荷回路２への電源電圧の安定化に寄与している。
【００１７】
負荷接続制御回路部１３は、高電位側電源供給ラインＬＨに直列に介挿されたＦＥＴスイッチなどでなる半導体スイッチ１３ａと、大容量コンデンサ１２の両端電圧（充電電圧）を監視して半導体スイッチ１３ａのオンオフを制御する電圧監視回路１３ｂとを有する。半導体スイッチ１３ａは、オフ時に、直流電源１及び負荷回路２間を切断させ、オン時に、直流電源１及び負荷回路２間を接続させるものである。電圧監視回路１３ｂは、大容量コンデンサ１２の両端電圧が閾値電圧より小さいときに半導体スイッチ１３ａをオフさせ、大容量コンデンサ１２の両端電圧が閾値電圧以上のときに半導体スイッチ１３ａをオンさせるものである。
【００１８】
第２の突入電流抑止回路部１４は、高電位側電源供給ラインＬＨに直列に介挿された抵抗１４ａと、この抵抗１４ａに並列に接続された、ＦＥＴスイッチなどでなる半導体スイッチ１４ｂでなる。半導体スイッチ１４ｂは常時はオフであり、立上げ終了検出用電圧監視回路部１５が、負荷回路２への供給電圧が十分に立ち上がったことを検出した以降、オン制御され、抵抗１４ａを短絡するものである。
【００１９】
第２の突入電流抑止回路部１４の抵抗１４ａは、突入電流の抑止という機能に加え、負荷接続制御回路部１３の半導体スイッチ１３ａを保護するという機能をも果たしている。突入電流の抑止という機能を抵抗１１ａが主に担い、抵抗１４ａは、半導体スイッチ１３ａの保護機能を果たす程度の小さな抵抗値のものであっても良い。例えば、負荷回路２に求められる立上げ要求時間を考慮して、抵抗１４ａの抵抗値を定め、その値から決定される最大電流値を元に、半導体スイッチ１３ａの具体的な種類を定める。
【００２０】
立上げ終了検出用電圧監視回路部１５は、負荷回路２への供給電圧を監視し、負荷回路２への供給電圧が十分に立ち上がったことを検出したときには、半導体スイッチ１１ｂ及び１４ｂをオンさせる制御信号を出力するものである。
【００２１】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の突入電流抑止回路１０の動作を説明する。
【００２２】
直流電源１からの電源供給が開始する前の初期状態においては、突入電流抑止回路１０内の全ての半導体スイッチ１１ｂ、１３ａ及び１４ｂは、オフ（開放）状態になっている。
【００２３】
この初期状態において、直流電源１が投入されると（電源供給を開始すると）、第１の突入電流抑止回路部１１を介して、大容量コンデンサ１２に充電電流が流れ、大容量コンデンサ１２が充電され、大容量コンデンサ１２の両端電圧は徐々に上昇していく。このような充電時には、半導体スイッチ１３ａがオフであるので、負荷回路２への電源供給はなされていない。
【００２４】
負荷接続制御回路部１３の電圧監視回路１３ｂは、大容量コンデンサ１２の両端電圧（チャージ状態）を監視しており、安定電圧を確保し得る両端電圧になると、半導体スイッチ１３ａをオン（閉成）させる。この半導体スイッチ１３ａのオンにより、第２の突入電流抑止回路部１４を介して、負荷回路２へ急速な電源供給が行われる。このような負荷回路２への立上り時の電源供給においては、制限抵抗１１ａ及び１４ａが機能して突入電流を抑止すると共に、制限抵抗１４ａの機能により、半導体スイッチ１３ａの破壊を未然に防止できる。
【００２５】
負荷回路２への立上り時の電源供給状態では、立上げ終了検出用電圧監視回路部１５が、負荷回路２への十分な電源供給状態になることを監視（電圧監視）しており、十分な電源供給状態になったことを検出すると、半導体スイッチ１１ｂ及び１４ｂをオンし、制限抵抗１１ａ及び１４ａを短絡して、突入電流の制限を解除し、定常状態に入る。
【００２６】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態の突入電流抑止回路によれば、負荷回路２から見ると、電源供給の開始時点は、直流電源１が電源供給を開始した時点ではなく、半導体スイッチ１３ａがオンしたときであり、しかも、そのときの供給電流は、概ね直流電源１の出力電流と大容量コンデンサ１２の放電電流の合成電流であるので、直流電源１の出力電流（定格電流）を増大させることなく、負荷回路２に十分な立上げ電流を供給でき、負荷回路２を速やかに立ち上げることができる。
【００２７】
図２は、かかる効果の説明図である。今、制限抵抗１１ａを流れる直流電源１の出力電流（定格電流）をｉ１、大容量コンデンサ１２の放電電流ｉ２とする。図４に示すような従来回路の場合であれば、立上げ時には、負荷回路には電流（定格電流）ｉ１だけが供給され、そのため、図２の直線Ｌ１のように、所定電圧ＶＲＥＦに向かって緩やかに立ち上がる。一方、第１の実施形態の場合、立上げ時には、直流電源１の出力電流（定格電流）をｉ１と大容量コンデンサ１２の放電電流ｉ２との和が供給電流となり、図２の直線Ｌ２のように、所定電圧ＶＲＥＦに向かって速やかに立ち上がる。
【００２８】
これにより、負荷回路２が立上げ不良を起こすようなことを回避することができる。
【００２９】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による突入電流抑止回路の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００３０】
図３は、第２の実施形態の突入電流抑止回路１０Ａの構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００３１】
第２の実施形態の突入電流抑止回路１０Ａは、直流電源１が複数（図３は２個の例）の負荷回路２−１、２−２に電源供給を行う場合のものである。各負荷回路２−１、２−２に対応付けて、大容量コンデンサ１２−１、１２−２、負荷接続制御回路部１３−１、１３−２、第２の突入電流抑止回路部１４−１、１４−２及び立上げ終了検出用電圧監視回路部１５−１、１５−２が設けられているが、第１の突入電流抑止回路部１１は、両負荷回路２−１、２−２に共通なものとなっている。
【００３２】
第１の突入電流抑止回路部１１の半導体スイッチ１１ｂは、立上げ終了検出用電圧監視回路部１５−１及び１５−２のうちの検出が遅い方の出力によって、オン制御されるようになされている。
【００３３】
第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができると共に、直流電源の供給先の負荷回路が複数あっても対応できるという効果をも奏する。
【００３４】
（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態について言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００３５】
上記各実施形態においては、第２の突入電流抑止回路部１４、１４−１、１４−２を設けたものを示したが、負荷接続制御回路部における半導体スイッチ１３ａ、１３ａ−１、１３ａ−２の耐性によっては、第２の突入電流抑止回路部を省略しても良い。また、第２の突入電流抑止回路部１４、１４−１、１４−２を残し、第１の突入電流抑止回路部１１を省略するようにしても良い。この場合、第２の突入電流抑止回路部１４、１４−１、１４−２の制限抵抗の値を突入電流の抑止を考慮して大きくすることができる。
【００３６】
また、上記各実施形態においては、定常状態においても大容量コンデンサ１２、１２−１、１２−２を機能させるものを示したが、立上り終了時には、大容量コンデンサ１２、１２−１、１２−２を切り離すようにしても良い。
【００３７】
さらに、上記各実施形態においては、大容量コンデンサ１２、１２−１、１２−２への充電電流は第１の突入電流抑止回路部１１を経由するものであったが、第１の突入電流抑止回路部１１より電源１側に大容量コンデンサ１２、１２−１、１２−２を設けるようにしても良い。
【００３８】
さらにまた、上記各実施形態においては、負荷回路を初期状態で切り離しておく半導体スイッチを高電位側電源供給ラインＬＨに設けたものを示したが、低電位側電源供給ラインＬＬに設けても良く、両ラインＬＨ及びＬＬに設けるようにしても良い。制限抵抗についても、同様な変形例を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態の突入電流抑止回路の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の効果の説明図である。
【図３】第２の実施形態の突入電流抑止回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の突入電流抑止回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…直流電源、２、２−１、２−２…負荷回路、１０、１０Ａ…突入電流抑止回路、１１…第１の突入電流抑止回路部、１２、１２−１、１２−２…大容量コンデンサ、１３、１３−１、１３−２…負荷接続制御回路部、１４、１４−１、１４−２…第２の突入電流抑止回路部、１５、１５−１、１５−２…立上げ終了検出用電圧監視回路部。
【図１】
2007324843.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007324843.tif 000005
【図４】
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